Apa sebenarnya yang mengorbit Bumi?

Jika kita menganggap dua massa terbesar di tata surya kita - Matahari dan Yupiter, dengan sendirinya, mereka akan mengorbit barycenter umum yang berada di suatu tempat diimbangi dari pusat Matahari ke arah Jupiter (tepat di atas permukaan Matahari). Jika kita menambahkan Saturnus, segalanya menjadi lebih rumit, tetapi masih ada barycenter, bahkan jika ia mengikuti jalur yang rumit sehubungan dengan pusat Matahari (atau Matahari memiliki goyangan kompleks di sekitar barycenter). Tambahkan Neptunus dan semua massa lainnya di tata surya, dan segala sesuatunya menjadi semakin rumit. Namun demikian, masih ada barycenter (sering di luar anggota tubuh Matahari) yang digunakan untuk melakukan tarian yang rumit.

Sekarang, apa sebenarnya Bumi yang mengorbit? Orbit Bumi digambarkan sebagai elips; "pusat" orbit elips terjadi di salah satu titik fokus elips. Apa yang ada di titik fokus dari jalur elips yang diikuti Bumi? Apakah itu pusat energi tata surya atau pusat massa matahari (goyah)? Dengan kata lain, apakah orbit Bumi bergeser ketika Matahari menarik-narik, jarak kita dari Matahari tidak pernah lebih bervariasi daripada eksentrisitas elips, atau apakah kita mengorbit barycenter tata surya, dan jarak kita dari Matahari bervariasi oleh jumlah eksentrisitas orbit kita ditambah jumlah yang diguncang Matahari dalam orbitnya sendiri di sekitar pusat barik?

Jawaban singkatnya adalah "The Sun".

Seperti yang dicatat Conrad, karena ketika Anda memasukkan efek Jupiter, orbit Bumi adalah non-keplerian, gagasan tentang pusat tidak benar-benar didefinisikan. Tapi Anda bisa bertanya, dalam gravitasi Newton, di mana titik percepatan Bumi menunjuk. Sekarang percepatan Bumi sebagian besar disebabkan oleh Matahari, sebagian ke bulan dan sedikit ke planet lain.

Mari kita abaikan bulan (yaitu pertimbangkan gerakan barycentre Bulan Bumi)

Akselerasi karena matahari adalah 4 kali lipat lebih besar dari yang disebabkan oleh Jupiter. Jadi, jika Yupiter berada pada sudut yang tepat ke Bumi, vektor percepatan Bumi sedikit menjauh dari pusat matahari. Tapi tidak banyak, sebenarnya menunjuk ke titik sekitar 4000km dari pusat. Matahari memiliki radius 700.000 km, jadi titik yang mengorbit Bumi jauh di dalam matahari, dan bukan merupakan barycentre Matahari Jupiter.

Untuk melihat mengapa Bumi tidak mengorbit barycentre, pertimbangkan gerakan Matahari dalam sistem tiga tubuh (Sun-Jupiter-Earth) Bumi tidak mengorbit barycentre Sun-Jupiter sama seperti Matahari tidak mengorbit Barycenter Bumi-Jupiter.

@Incnis Jawaban Mrsi benar: Bumi mengorbit di sekitar pusat massa Tata Surya, yang didominasi oleh Matahari dengan koreksi kecil karena Jupiter dan lebih kecil lagi oleh planet raksasa lainnya.

Lihat Space Space NASA untuk penjelasan singkat dan sederhana yang bagus. Lihat Zidbits untuk deskripsi dengan grafik yang sangat bagus. WMU memiliki artikel bagus yang menunjukkan efek dari planet yang berbeda

Anda dapat dengan mudah melihat bahwa ini pasti benar dalam beberapa cara.

Pertama-tama, mari kita pertimbangkan hanya triplet Matahari-Bumi-Jupiter. Jika setiap planet mengorbit di sekitar pusatnya dengan Matahari seolah-olah planet lain tidak ada, Anda akan memiliki kapal selam bergerak dalam lingkaran kecil dengan Bumi dan lingkaran yang lebih besar dan lebih lambat 12x dengan Jupiter pada saat yang sama tanpa satu mempengaruhi yang lain.

Karena massa Bumi sangat kecil, dengan perkiraan yang cukup baik, Anda dapat melihat Bumi sebagai mengorbit setahun sekali di sekitar Matahari yang mengorbit di sekitar barycenter Matahari-Jupiter dalam dua belas tahun.

Titik eksperimental kedua untuk mendukung ini berasal dari penemuan planet surya ekstra melalui pengukuran Doppler. Ketika sebuah bintang memiliki beberapa planet yang cukup besar untuk menyebabkan gerakan bintang yang cukup besar untuk dideteksi oleh instrumen kami, kami melihat kecepatan cahaya penglihatan bintang berubah dengan cara yang konsisten dengan itu berputar di sekitar pusat massa bintang dan beberapa planet. . Kalau tidak, kami tidak dapat mendeteksi planet lain.

Cara ketiga adalah eksperimen gedanken. Pertimbangkan Tatooine, dan planet seperti awal yang mengorbit bintang ganda. Apakah Tatooine mengorbit hanya satu dari mereka, mengabaikan yang lain? Bagaimana bisa? (Bagaimana cara memilih yang mana yang harus diabaikan?) Ia harus mengorbit pusat massa bersama mereka.

Intinya: Matahari dan semua planet mengorbit di sekitar pusat massa Tata Surya.

Satu-satunya jawaban yang benar: tidak ada titik tertentu , karena gerakan Bumi rumit.

Pertama, Bumi mengorbit barycentre Bumi – Bulan.
Heran. Tetapi poin-poin ini terletak di dalam planet ini, di suatu tempat di dalam mantel.

Selanjutnya, akan menjadi perkiraan yang masuk akal untuk mengatakan bahwa sistem Bumi + Bulan mengorbit sistem planet-planet inferior Matahari + (Venus dan Merkurius). Tentu saja, kita seharusnya tidak secara tepat mengira gravitasi gabungan mereka memancarkan dari satu titik. Tapi, secara kasar dan rata-rata, ia berasal dari pusat massa Matahari + Merkurius + Venus (hampir pusat geometris Matahari). Kapan saja tidak ada dari benda-benda ini yang menarik Bumi dan Bulan dari Matahari.

Ada juga pengaruh dari planet-planet luar, seperti Jupiter. Tetapi kita tidak boleh, pada tingkat penyederhanaan apa pun, menganggapnya berasal dari dalam Tata Surya. Arah gravitasi Yupiter membuat putaran penuh mengelilingi ekliptika setiap kali ia menyelesaikan orbitnya (≈ 12 tahun). Akan masuk akal untuk mengatakan bahwa Matahari + Merkurius + Venus + Bumi + Bulan + Mars dan Jupiter mengorbit tentang pusat massa bersama mereka (di suatu tempat tidak jauh dari permukaan Matahari), kira-kira. Tetapi tidak semua tubuh, jelasnya, termasuk di sini. Secara umum, "titik apa ... orbit" sangat bergantung pada definisi kerangka referensi "stasioner" kami, dan pada dasarnya argumen tentang hal ini tidak masuk akal.

Perkiraan "Bumi mengorbit Matahari" tidak hanya akan mengabaikan pengaruh Venus (yang memiliki signifikansi kecil sepanjang masa hidup manusia), tetapi, pertama dan terpenting, gravitasi Bulan.

Apa sebenarnya yang mengorbit Bumi?

Namun demikian, masih ada barycenter (sering di luar anggota tubuh Matahari) yang digunakan untuk melakukan tarian yang rumit.

Sekarang, apa sebenarnya Bumi yang mengorbit? Orbit Bumi digambarkan sebagai elips; "pusat" orbit elips terjadi di salah satu titik fokus elips. Apa yang ada di titik fokus dari jalur elips yang diikuti Bumi? Apakah itu pusat energi tata surya atau pusat massa matahari (goyah)? Dengan kata lain, apakah orbit Bumi bergeser saat Matahari menarik, jarak kita dari Matahari tidak pernah lebih bervariasi daripada eksentrisitas elips, atau apakah kita mengorbit barycenter tata surya, dan ...

Semuanya relatif, dan relatif terhadap apa.

Lihat artikel NASA " Apa itu barycenter? ", Bagian "Barycenters di tata surya kita":

Di mana barycenter antara Bumi dan matahari? Nah, matahari punya banyak massa. Sebagai perbandingan, massa Bumi sangat kecil. Itu berarti matahari seperti kepala palu. Jadi, barikenter antara Bumi dan matahari sangat dekat dengan pusat matahari. [Itu mengorbit 449 km dari pusat matahari .]

Jupiter jauh lebih besar dari Bumi. Ia memiliki massa 318 kali lebih banyak. Akibatnya, pusat barisan Jupiter dan matahari tidak berada di tengah matahari. Ini sebenarnya di luar permukaan matahari!

Penghalang pusat tata surya kita adalah kombinasi dari semua massa itu, ini adalah seberapa banyak matahari bergetar:

Last but not least, pengguna "fizixfan" di PhysicsForum telah memberikan grafik yang menarik ini:

Orbit kita mengelilingi bidang supergalactic .